2024年3月16日发(作者：皮志勇)
第２４卷第１期 大学物理实验
Ｖ０Ｌ ２４Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１１
２０１１年２月
ＰＨＹｓＩ（ Ｌ Ｅ ＥＲｎ缸 ｒｒ ０Ｆ Ｃ０Ｌ］ＬＥＧＥ
文章编号：１００７—２９３４（２０１１）０１－００４８－０３
Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｎｍ）塞曼效应分析
汪振东，杨
（南京理工大学，江苏南京
庆
２１００９４）
摘
关键
要：本文对Ｈｇ的５７７ ｒｉｍ、５７９ ｎｎｌ谱线的塞曼效应进行了理论分析和实验验证，通过对Ｆ－Ｐ标
词：塞曼效应；磁场；能级分裂
文献标识码：Ａ
准具分辨率的讨论，证明实验现象与理论分析是一致的。定量计算了分裂谱线的波数差。
中图分类号：ＴＨ７４
塞曼效应实验是原子物理学中的一个经典实 所以能级裂成２Ｊ＋１个不同的可能值，且从
同一能级分裂的诸能级的间隔是相等的，但从不
同的原子能级分裂出来的能级间隔彼此不一定相
同，因为ｇ因子不一定相同。
在没有磁场时，由能级Ｅ２和Ｅ－之间的跃迁
验，是高校的近代物理实验中的一个必做实验，通
常只对汞的５４６．１ ｎｌＴｌ谱线进行分析，实践表明：
研究汞的５７７ ｎｍ和５７９ ｎｌｎ谱线的塞曼效应，除
了加强了原子结构的分析，还可以获得其它的有
用信息，对提高学生的综合分析能力有很大的
帮助。
产生的光谱线频率为ｈｖ。一Ｅ２一Ｅｌ，而在磁场中，
上下两能级一般都要分裂，新的光谱线频率为：
一
（Ｅ２＋△Ｅ２）一（Ｅｌ＋ｚＳＥ１）
（Ｅｚ—Ｅ１）
塞曼效应理论分析
当发光的光源置于足够强的外磁场中，原来
每条光谱线分裂成波长很靠近的几条偏振化的谱
一
一
ｌＷｏ＋（ｍ２ｇｚ—ｍｌｇ１） ＢＢ
￣ｏ＋（ｍｚｇ２一ｍｌｇ１）
线，分裂的条数随能级的类别而不同，这种现象称
为塞曼效应。通常人们把一条谱线在磁场中分裂
为三条的称为正常塞曼效应；把谱线的分裂多于
三条，谱线的裂距是洛仑兹单位Ｌ的简单分数倍
的效应称为反常塞曼效应。
塞曼效应是由于电子的轨道磁矩与自旋磁矩
共同受外磁场的作用而产生的。设原子某一能级
的能量为Ｅ，在外磁场的作用下获得附加能量为
△Ｅ，可以推出：
△Ｅ—ＩｚｓＭＢｇ
ｔ一
上式表达塞曼效应中分裂后的谱线同原谱线的频
率关系。
改用波数表示：
一 一
｛
、 ，
一（ｍ２ｇｚ—ｍｌｇｌ
一
（ｍｚｇｚ—ｍｌｇ１）Ｌ
式中Ｌ一 为一个洛伦兹单位。
其中 为波尔磁子 ｅ一 （ｅ为电子电荷，
‘兀，，Ｉ
２ Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｎｍ）谱线的塞
曼效应
２．１ 汞５７７ ａｍ谱线的塞曼分裂
为电子质量），Ｍ是磁量子数，它只能取：Ｍ一 ，
Ｊ一１，…，一Ｊ＋１，一－厂共２．，＋１个值。ｇ为朗德因
子，对于Ｌ－Ｓ耦合：
一
１＋』 ± ２二 ！ ± ２± ！ ± ２
汞（５７７ ｎｍ）是由。 能级到 Ｐｌ能级跃迁产生
的，按照Ｌ＿ｓ耦合原理可得其各项量子数，见表１。
收稿日期：２０１０－０９—１５
Ｈｇ（５７７ ｍｎ、５７９ ｎｍ）塞曼效应分析
表１ Ｈｇ（５７７ｏＡ）量子数分布
根据跃迁定则可知，只有如下的跃迁产生
，ｍ ７ｍｇｌ
２ ７／３
１ ７／９
０ ０
—
１
＿２ —７／３
舰
１ ｌ
０ ０
一
ｌ —ｌ
ｌ Ｉ Ｉ Ｊ ｆ ｆ ｌ Ｉ Ｉ
图１ ５７７０Ａ的塞曼分裂
在外磁场中每—条谱线与原谱线的波数差为：
一
（一 ４一舌一 一吉。吉 ７—４）Ｌ
把５７７ｏ，４的塞曼分裂谱线看作左、中、右三条
主线，三条谱线之间的波数差为÷Ｌ。每三条主线
又分裂成靠的很近三条谱线，三条谱线之间的波
数差为÷Ｌ。
２．２汞５７９ ｎｍ谱线塞曼分裂
汞（５７９ ｎｍ）是由 能级到 Ｐ１能级跃迁产生
的，按照Ｌ－ｓ耦合原理可得其各项量子数见表２。
表２ Ｈｇ（５７９ｏＡ）量子数分布
Ｄｚ能级分裂成５个能级， Ｐ 分裂成３个能
级，根据跃迁定则可以得到３条谱线
磁场不为０
帆 帅ｇ１
２ ２
１ １
０ ０
—
１ 一ｌ
Ｄｚ
一
２ －２
５７９
砘舰
ｌ ｌ
Ｐｌ
０ ０
—
１ 一ｌ
—
Ｈｆ
Ｌ ７ｃ Ｌ
图２汞５７９０Ａ的塞曼分裂
在外磁场中每—条谱线与原谱线的波数差为：
△ 一（一１一ｌ一１ ０ ０ ０ １ １ １）Ｌ
５７９ ｎｍ谱线分裂成三条，１条／Ｉ＂成分，２条 成
分，且裂距均为Ｌ。
３ 实验现象和分析
实验采用的是光电效应实验中的５７７ ｎｍ滤
光片，加上滤光片后，不加磁场，此时视野内会有
两套干涉条纹，见图３。
图３未加磁场时的条纹
内侧的是５７９ ｎｍ谱线，外侧是５７７ ｎｍ谱线。
缓慢增加磁场，谱线慢慢变粗，当磁场约为０．３５
Ｔ，５７９ ｒｉｍ谱线分裂为３条，５７７ ｎｍ谱线也分裂
为３条，见图４。
图４谱线分裂为６条时视野内的条纹
继续增大磁场，此时上图中左数第３条向右
移动，右数第３条向左移动，当磁场大小为０．５ Ｔ
左右时，中间两条谱线重合到一起了，谱线变为５
条，见图５。
图５谱线分裂为５条
Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｒｉｍ）塞曼效应分析
当磁场为１。２ Ｔ时，图４中的左数第３条谱
线右移与右数第二条谱线靠拢，右数第３条谱线
与左数第２条谱线靠拢，即５７９ ｎｍ的 线落到了
５７７ ｎｍ的７ｃ线上，５７７ ｎｍ的盯线落在了５７９ ｎｍ
１
的，ｃ线上，这可以用偏振片来验证。由于有÷Ｌ
Ｕ
的偏差，故而中间的２条谱线较粗，见图６。
圉６视野内的４象条纹
为什么５７７ ｎｍ谱线分裂为三条而不是理论
分析的九条？这可以从Ｆ－Ｐ标准具的分辨率来
解释。靠的很近的三条谱线之间的波数差为÷
Ｌ，假如所加的磁场为１．２特斯拉，则相邻两谱线
的波数差为０．０９３ ４ ｃｍ－ ，而频率差：
一 一 。一 一 一
丛 ÷
Ａ１ Ａ ２ Ａ１Ａｚ
￡Ｍ一————— ———一一・
：＝：
堕２ 一０Ｕ． ｍ１０Ｕ０３ＵＯ ｍ
即分裂的两谱线的波长差仅为０．００３ ｒｉｍ。而对于
间隔为２ ｍｍ的Ｆ－Ｐ标准具可分辨的最小的波长
￣－ｚ
差仅为 一 ０．０８ ｎｍ，如果想要分辨出相
差÷Ｌ谱线，则磁场至少要加到３１特斯拉。
４ 波数差的测量
图４条纹较密，不容易测量，图６条纹间距
大、清晰，方便测量，而且只要测内侧和外侧的条
纹直径即可。
表３未加磁场时（图３）
表４加上磁场Ｂ＝１．３Ｔ（图６）
由以上数据可算５７９ ｎｍ的波数差为：
△ 一
一
（５．６６０ 一４．９７５。）
（５．６６００—１．６９０ ）×２×０．２
一Ｏ．６２４（１／ｃｍ）
理论值为：
Ｌ—Ｏ．４６７Ｂ＝０．４６７×１．３—０．６０７（１／ｃｍ）
相对误差为：２．８ 、
５７７ ｎｍ谱线分裂的波数差为：
△、，，一
（６．９ｌ —６．２８ ）
（６．２８ —３．２２５０）×２×０．２
—０．７１５（１／ｃｍ）
理论值为：
－ｔ＝÷×０．４６７×１．３一Ｏ．７０８（１／ｃｍ）
相对误差为：１％
由此可见实验数据与前面的理论分析符合得
很好。
５ 结 论
５７９ ｎｌＴｌ的谱线的分裂可以看成是正常塞曼
效应，而５７７ ｎｍ谱线的分裂是反正常塞曼效应；
由于Ｆ－Ｐ标准具的分辨能力的限制，光谱分裂后
的裂距值小于某一值时，谱线可能合并在一起分
不开，造成理论分析与实验现象不符合；此外通过
对５７９ ｎｍ和５７７ ｎＩｎ两条谱线的测量，验证了不
同谱线分裂后裂距是不同的。由于用的是光电效
应实验中的滤色片，可以了解到该滤色片属于截
止型滤光片，即波长大于某值的光可以通过滤光
片，所以用５７７ ｎｍ的滤光片时，５７９ ｎｍ的谱线同
时存在，其光强几乎相同。
由此可见，以上测量大大丰富了塞曼效应实
验的内容，提高了学生分析问题的能力，拓展了实
验的思路。
参考文献：
［１］林木欣．近代物理实验教程［Ｍ］．北京：科学出版社，
１９９９．
Ｅ２］褚圣麟．原子物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，
１９７９．
［３］Ｄｅｎｎｉｓ ｖ．Ｐｅｒｅｐｅｌｉｔｓａ，Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｍｅｒｃｕｒｙ
［Ｍ３．ＭＩＴ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｍａｙ，２００７：１７．
（下转第５４页）
５４ 电桥法测杨氏模量的实验研究
Ｂｒｉｄｇｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｙｏｕｎｇ’Ｓ Ｍｏｄｕｌｕｓ
ｏｆ ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ
ＰＥＮＧ Ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｃｈｕｎ，ＷＡＮＧ Ｙｕ，ＷＡＮＧ Ｋｕｎ－ｌｉｎ，ＳＩ Ｍｉｎ－ｚｈｅｎ
（Ｃｈｕｘｉｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｕｘｉｏｎｇ ６７５０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｂｒｉｄｇｅ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｙｏｕｎｇ’Ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ．Ｔｈｅ
ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ．Ｔｈｅ ｓｍａｌｌ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅ．ａｓ—
ｕｒｅ Ｙｏｕｎｇ＇ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｒｇｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｂｒｉｄｇｅ；ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｙｏｕｎｇ’Ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ
（上接第５０页）
Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｉｌ Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｈｇ（５７７ｎｍ、５７９ｎｍ）
ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ
（Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｌｉｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｊｉｎｇ ２１００９４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｈａｖｅ ｄｏｎｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｎ Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ
ｏｆ Ｈｇ（５７７ｎｍ、５７９ｎｍ）．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ＦＰ ｅｔａｌｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｅ ｃａｎ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｔ ｌａｓｔ ｗｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｉｆｆｅｒ—
ｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｌｉｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｎｅｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｅｅｍａｎ ｅｆｆｅｃｔ；ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ；ｌｅｖｅｌ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ
2024年3月16日发(作者：皮志勇)
第２４卷第１期 大学物理实验
Ｖ０Ｌ ２４Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１１
２０１１年２月
ＰＨＹｓＩ（ Ｌ Ｅ ＥＲｎ缸 ｒｒ ０Ｆ Ｃ０Ｌ］ＬＥＧＥ
文章编号：１００７—２９３４（２０１１）０１－００４８－０３
Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｎｍ）塞曼效应分析
汪振东，杨
（南京理工大学，江苏南京
庆
２１００９４）
摘
关键
要：本文对Ｈｇ的５７７ ｒｉｍ、５７９ ｎｎｌ谱线的塞曼效应进行了理论分析和实验验证，通过对Ｆ－Ｐ标
词：塞曼效应；磁场；能级分裂
文献标识码：Ａ
准具分辨率的讨论，证明实验现象与理论分析是一致的。定量计算了分裂谱线的波数差。
中图分类号：ＴＨ７４
塞曼效应实验是原子物理学中的一个经典实 所以能级裂成２Ｊ＋１个不同的可能值，且从
同一能级分裂的诸能级的间隔是相等的，但从不
同的原子能级分裂出来的能级间隔彼此不一定相
同，因为ｇ因子不一定相同。
在没有磁场时，由能级Ｅ２和Ｅ－之间的跃迁
验，是高校的近代物理实验中的一个必做实验，通
常只对汞的５４６．１ ｎｌＴｌ谱线进行分析，实践表明：
研究汞的５７７ ｎｍ和５７９ ｎｌｎ谱线的塞曼效应，除
了加强了原子结构的分析，还可以获得其它的有
用信息，对提高学生的综合分析能力有很大的
帮助。
产生的光谱线频率为ｈｖ。一Ｅ２一Ｅｌ，而在磁场中，
上下两能级一般都要分裂，新的光谱线频率为：
一
（Ｅ２＋△Ｅ２）一（Ｅｌ＋ｚＳＥ１）
（Ｅｚ—Ｅ１）
塞曼效应理论分析
当发光的光源置于足够强的外磁场中，原来
每条光谱线分裂成波长很靠近的几条偏振化的谱
一
一
ｌＷｏ＋（ｍ２ｇｚ—ｍｌｇ１） ＢＢ
￣ｏ＋（ｍｚｇ２一ｍｌｇ１）
线，分裂的条数随能级的类别而不同，这种现象称
为塞曼效应。通常人们把一条谱线在磁场中分裂
为三条的称为正常塞曼效应；把谱线的分裂多于
三条，谱线的裂距是洛仑兹单位Ｌ的简单分数倍
的效应称为反常塞曼效应。
塞曼效应是由于电子的轨道磁矩与自旋磁矩
共同受外磁场的作用而产生的。设原子某一能级
的能量为Ｅ，在外磁场的作用下获得附加能量为
△Ｅ，可以推出：
△Ｅ—ＩｚｓＭＢｇ
ｔ一
上式表达塞曼效应中分裂后的谱线同原谱线的频
率关系。
改用波数表示：
一 一
｛
、 ，
一（ｍ２ｇｚ—ｍｌｇｌ
一
（ｍｚｇｚ—ｍｌｇ１）Ｌ
式中Ｌ一 为一个洛伦兹单位。
其中 为波尔磁子 ｅ一 （ｅ为电子电荷，
‘兀，，Ｉ
２ Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｎｍ）谱线的塞
曼效应
２．１ 汞５７７ ａｍ谱线的塞曼分裂
为电子质量），Ｍ是磁量子数，它只能取：Ｍ一 ，
Ｊ一１，…，一Ｊ＋１，一－厂共２．，＋１个值。ｇ为朗德因
子，对于Ｌ－Ｓ耦合：
一
１＋』 ± ２二 ！ ± ２± ！ ± ２
汞（５７７ ｎｍ）是由。 能级到 Ｐｌ能级跃迁产生
的，按照Ｌ＿ｓ耦合原理可得其各项量子数，见表１。
收稿日期：２０１０－０９—１５
Ｈｇ（５７７ ｍｎ、５７９ ｎｍ）塞曼效应分析
表１ Ｈｇ（５７７ｏＡ）量子数分布
根据跃迁定则可知，只有如下的跃迁产生
，ｍ ７ｍｇｌ
２ ７／３
１ ７／９
０ ０
—
１
＿２ —７／３
舰
１ ｌ
０ ０
一
ｌ —ｌ
ｌ Ｉ Ｉ Ｊ ｆ ｆ ｌ Ｉ Ｉ
图１ ５７７０Ａ的塞曼分裂
在外磁场中每—条谱线与原谱线的波数差为：
一
（一 ４一舌一 一吉。吉 ７—４）Ｌ
把５７７ｏ，４的塞曼分裂谱线看作左、中、右三条
主线，三条谱线之间的波数差为÷Ｌ。每三条主线
又分裂成靠的很近三条谱线，三条谱线之间的波
数差为÷Ｌ。
２．２汞５７９ ｎｍ谱线塞曼分裂
汞（５７９ ｎｍ）是由 能级到 Ｐ１能级跃迁产生
的，按照Ｌ－ｓ耦合原理可得其各项量子数见表２。
表２ Ｈｇ（５７９ｏＡ）量子数分布
Ｄｚ能级分裂成５个能级， Ｐ 分裂成３个能
级，根据跃迁定则可以得到３条谱线
磁场不为０
帆 帅ｇ１
２ ２
１ １
０ ０
—
１ 一ｌ
Ｄｚ
一
２ －２
５７９
砘舰
ｌ ｌ
Ｐｌ
０ ０
—
１ 一ｌ
—
Ｈｆ
Ｌ ７ｃ Ｌ
图２汞５７９０Ａ的塞曼分裂
在外磁场中每—条谱线与原谱线的波数差为：
△ 一（一１一ｌ一１ ０ ０ ０ １ １ １）Ｌ
５７９ ｎｍ谱线分裂成三条，１条／Ｉ＂成分，２条 成
分，且裂距均为Ｌ。
３ 实验现象和分析
实验采用的是光电效应实验中的５７７ ｎｍ滤
光片，加上滤光片后，不加磁场，此时视野内会有
两套干涉条纹，见图３。
图３未加磁场时的条纹
内侧的是５７９ ｎｍ谱线，外侧是５７７ ｎｍ谱线。
缓慢增加磁场，谱线慢慢变粗，当磁场约为０．３５
Ｔ，５７９ ｒｉｍ谱线分裂为３条，５７７ ｎｍ谱线也分裂
为３条，见图４。
图４谱线分裂为６条时视野内的条纹
继续增大磁场，此时上图中左数第３条向右
移动，右数第３条向左移动，当磁场大小为０．５ Ｔ
左右时，中间两条谱线重合到一起了，谱线变为５
条，见图５。
图５谱线分裂为５条
Ｈｇ（５７７ ｎｍ、５７９ ｒｉｍ）塞曼效应分析
当磁场为１。２ Ｔ时，图４中的左数第３条谱
线右移与右数第二条谱线靠拢，右数第３条谱线
与左数第２条谱线靠拢，即５７９ ｎｍ的 线落到了
５７７ ｎｍ的７ｃ线上，５７７ ｎｍ的盯线落在了５７９ ｎｍ
１
的，ｃ线上，这可以用偏振片来验证。由于有÷Ｌ
Ｕ
的偏差，故而中间的２条谱线较粗，见图６。
圉６视野内的４象条纹
为什么５７７ ｎｍ谱线分裂为三条而不是理论
分析的九条？这可以从Ｆ－Ｐ标准具的分辨率来
解释。靠的很近的三条谱线之间的波数差为÷
Ｌ，假如所加的磁场为１．２特斯拉，则相邻两谱线
的波数差为０．０９３ ４ ｃｍ－ ，而频率差：
一 一 。一 一 一
丛 ÷
Ａ１ Ａ ２ Ａ１Ａｚ
￡Ｍ一————— ———一一・
：＝：
堕２ 一０Ｕ． ｍ１０Ｕ０３ＵＯ ｍ
即分裂的两谱线的波长差仅为０．００３ ｒｉｍ。而对于
间隔为２ ｍｍ的Ｆ－Ｐ标准具可分辨的最小的波长
￣－ｚ
差仅为 一 ０．０８ ｎｍ，如果想要分辨出相
差÷Ｌ谱线，则磁场至少要加到３１特斯拉。
４ 波数差的测量
图４条纹较密，不容易测量，图６条纹间距
大、清晰，方便测量，而且只要测内侧和外侧的条
纹直径即可。
表３未加磁场时（图３）
表４加上磁场Ｂ＝１．３Ｔ（图６）
由以上数据可算５７９ ｎｍ的波数差为：
△ 一
一
（５．６６０ 一４．９７５。）
（５．６６００—１．６９０ ）×２×０．２
一Ｏ．６２４（１／ｃｍ）
理论值为：
Ｌ—Ｏ．４６７Ｂ＝０．４６７×１．３—０．６０７（１／ｃｍ）
相对误差为：２．８ 、
５７７ ｎｍ谱线分裂的波数差为：
△、，，一
（６．９ｌ —６．２８ ）
（６．２８ —３．２２５０）×２×０．２
—０．７１５（１／ｃｍ）
理论值为：
－ｔ＝÷×０．４６７×１．３一Ｏ．７０８（１／ｃｍ）
相对误差为：１％
由此可见实验数据与前面的理论分析符合得
很好。
５ 结 论
５７９ ｎｌＴｌ的谱线的分裂可以看成是正常塞曼
效应，而５７７ ｎｍ谱线的分裂是反正常塞曼效应；
由于Ｆ－Ｐ标准具的分辨能力的限制，光谱分裂后
的裂距值小于某一值时，谱线可能合并在一起分
不开，造成理论分析与实验现象不符合；此外通过
对５７９ ｎｍ和５７７ ｎＩｎ两条谱线的测量，验证了不
同谱线分裂后裂距是不同的。由于用的是光电效
应实验中的滤色片，可以了解到该滤色片属于截
止型滤光片，即波长大于某值的光可以通过滤光
片，所以用５７７ ｎｍ的滤光片时，５７９ ｎｍ的谱线同
时存在，其光强几乎相同。
由此可见，以上测量大大丰富了塞曼效应实
验的内容，提高了学生分析问题的能力，拓展了实
验的思路。
参考文献：
［１］林木欣．近代物理实验教程［Ｍ］．北京：科学出版社，
１９９９．
Ｅ２］褚圣麟．原子物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，
１９７９．
［３］Ｄｅｎｎｉｓ ｖ．Ｐｅｒｅｐｅｌｉｔｓａ，Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｍｅｒｃｕｒｙ
［Ｍ３．ＭＩＴ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｍａｙ，２００７：１７．
（下转第５４页）
５４ 电桥法测杨氏模量的实验研究
Ｂｒｉｄｇｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｙｏｕｎｇ’Ｓ Ｍｏｄｕｌｕｓ
ｏｆ ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ
ＰＥＮＧ Ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｃｈｕｎ，ＷＡＮＧ Ｙｕ，ＷＡＮＧ Ｋｕｎ－ｌｉｎ，ＳＩ Ｍｉｎ－ｚｈｅｎ
（Ｃｈｕｘｉｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｕｘｉｏｎｇ ６７５０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｂｒｉｄｇｅ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｙｏｕｎｇ’Ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ．Ｔｈｅ
ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ．Ｔｈｅ ｓｍａｌｌ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅ．ａｓ—
ｕｒｅ Ｙｏｕｎｇ＇ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｒｇｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｂｒｉｄｇｅ；ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｙｏｕｎｇ’Ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ
（上接第５０页）
Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｉｌ Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｈｇ（５７７ｎｍ、５７９ｎｍ）
ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ
（Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｌｉｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｊｉｎｇ ２１００９４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｈａｖｅ ｄｏｎｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｎ Ｚｅｅｍａｎ Ｅｆｆｅｃｔ
ｏｆ Ｈｇ（５７７ｎｍ、５７９ｎｍ）．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ＦＰ ｅｔａｌｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｅ ｃａｎ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｔ ｌａｓｔ ｗｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｉｆｆｅｒ—
ｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｌｉｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｎｅｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｅｅｍａｎ ｅｆｆｅｃｔ；ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ；ｌｅｖｅｌ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ